JP2010188818A - 重荷重用ラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】重量増加を招くことなく耐リム滑り性を効果的に向上させうる重荷重用タイヤを提供する。
【解決手段】ビードコア２の断面形状は、最外点P1と最内点P2とを結んだ線分よりタイヤ半径方向内側部分が、底辺１１とその両側の２辺１２、１３とで構成された多角形状をなし、この底辺１１のビードシート面１５に対する傾斜角度は±2°の範囲内にあり、圧縮代cをリム装着前の総厚さで除することによって定義されるコンプレッションファクターFが0.25〜0.55であり、ビードコア中心P0に対応するタイヤ軸線方向位置におけるカーカス部分の厚さ方向中心線の曲率半径Rと前記圧縮代ｃとの関数である下式

によって定義されるWeをビードコア有効幅と呼び、前記最外点と前記最内点とのタイヤ軸線方向離隔距離をビードコア最大幅と呼ぶとき、ビードコア最大幅に対するビードコア有効幅の比が0.75以上である。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対のビード部に埋設されたそれぞれのビードコアの周りに、スチールコードを多数、周方向に配列してなるカーカスプライの少なくとも１層よりなるラジアルカーカスをそれぞれのビードコアの周りに軸方向内側から外側に向けて巻き上げるとともに、それらのビードコアの周囲に配置されたそれぞれのワイヤチェーファを有する重荷重用ラジアルタイヤに関する。

建設車両を含む重荷重用車両の高馬力化や使用条件の過酷化に伴い、リムのビードシート面とタイヤのビードベースの間に過度のトルクが発生し、リム滑りによる不具合を誘発する可能性が生じてきた。特に、米国のＴＲＡ規格で定められている荷重係数（K-Factor）が1.7以上の超々大型建設車両用タイヤの領域においては、その傾向が顕著である。

従来、このようなリム滑りの問題に対しては、ビードベースに対する圧力を高めるために、ゴムチェーファの硬度を上げること、ビード部をリムに装着する際の圧縮の程度を表すコンプレッションファクターを上昇させること、ビードヒールの膨出形状を最適化すること、あるいは、コア最大幅を大きくすることなどの改良手法で対処されてきている。

しかしながら、従来のこれらの改良手法のうち、コア最大幅を大きくする方法については、全体のリム接触圧を上昇させるのには有効であるものの、これに伴って重量も増加するという問題もあった。重量増加を招くことなく効率的に耐リム滑り性を向上させるためには、コア最大幅を増加させることなく、リム接触圧を上昇させる必要があり、その方策の1つとして、コンプレッションファクターの分布を規定したものも開示されているが（例えば、特許文献１参照。）、耐リム滑り性を確保するには不十分であった。

特開２００６−０２１５８８号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、重量増加を招くことなく耐リム滑り性を極めて効果的に向上させることのできる重荷重用タイヤを提供することを目的とする。

本発明は、一対のビード部に埋設されたそれぞれのビードコアの周りに、スチールコードを多数、周方向に配列してなるカーカスプライの少なくとも１層よりなるラジアルカーカスをそれぞれのビードコアの周りに軸方向内側から外側に向けて巻き上げるとともに、ビードコアのタイヤ軸線方向最外側の点を最外点と呼び、ビードコアのタイヤ軸線方向最内側の点を最内点と呼び、前記最外点と前記最内点とを結んだ線分の中点をビードコア中心と定義したとき、それらのビードコアの周囲の、少なくとも、前記最外点に対応する位置からビードコア中心に対応するタイヤ軸方向位置までの範囲に配置されたそれぞれのワイヤチェーファを有する重荷重用ラジアルタイヤにおいて、
タイヤ軸線を通る断面において、
それらのビードコアの断面形状は、前記最外点と最内点とを結んだ線分よりタイヤ半径方向内側部分が、底辺とその両側の２辺とで構成された多角形状をなし、この底辺のビードシート面に対する傾斜角度は±2°の範囲内にあり、
前記ビードコア中心に対応するタイヤ軸線方向位置におけるビードコアよりタイヤ半径方向内側のゴム部分だけのリム装着前の総厚さとリム装着後の総厚さとの差を圧縮代cと呼ぶとき、この圧縮代ｃをリム装着前の総厚さで除することによって定義されるコンプレッションファクターが0.25〜0.55であり、
ビードコア中心に対応するタイヤ軸線方向位置における前記カーカス部分の厚さ方向中心線の曲率半径Rと前記圧縮代ｃとの関数である式（１）によって定義されるWeをビードコア有効幅と呼び、前記最外点と前記最内点とのタイヤ軸線方向離隔距離をビードコア最大幅と呼ぶとき、ビードコア最大幅に対するビードコア有効幅の比が0.75以上であることを特徴とする重荷重用ラジアルタイヤである。

本発明は、ビードヒール領域のリムフランジに接触する部位に、実質上タイヤの周方向に沿って延びる凸部を有するのが好ましい。

本発明は、前記ビードコア底辺のビードシート面に対する傾斜角度が0°であるのがさらに好ましい。

本発明は、ビード部のリムと接触する部分にゴムチェーファを配設し、前記ラジアルカーカスとゴムチェーファとの間に変形吸収ゴム層を設け、変形吸収ゴム層の硬度を、ゴムチェーファより高く、ゴムチェーファが直接ラジアルカーカスに隣接する場合には、ラジアルカーカスのコーティングゴムよりも低く、ゴムチェーファがワイヤチェーファを介してラジアルカーカスに隣接する場合には、ワイヤチェーファのコーティングゴムよりも低くするのが一層好ましい。

本発明によれば、ビードコアの断面形状は、前記最外点と最内点とを結んだ線分よりタイヤ半径方向内側部分が、底辺とその両側の２辺とで構成された多角形状をなし、この底辺のビードシート面に対する傾斜角度は±2°の範囲内にあるので、リム接触圧の分布をブロードなものにして耐リム滑り性を向上させ、かつ、コンプレッションファクターを0.25〜0.55としたので、リム組み性を保しつつリム接触圧を高めることができ、さらに、ビードコア最大幅に対するビードコア有効幅の比が0.75以上としたので、ゴムの、ビードシート面に加わる力を高めえうことによりリム接触圧を増加させ、耐リム滑り性の向上に一層寄与させることができる。

本発明に係る実施形態のタイヤのビード部をリムに装着された状態で示すタイヤ中心軸線を通る断面における断面図である。 図１の、ビードコアの周辺部分を拡大して示す断面図である。 円筒をゴムに押し付けたときの圧縮代を算出するのに用いる模式図である。 本発明に係る他の実施形態のタイヤのビード部をリムに装着された状態で示すタイヤ中心軸線を通る断面における断面図である。

本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本発明に係る実施形態のタイヤのビード部をリムに装着された状態で示すタイヤ中心軸線を通る断面における断面図であり、図２は、図１の、ビードコアの周辺部分を拡大して示す断面図である。

リムベース２１、リムフランジ２２よりなるリム２０に装着された一対のビード部１には、それぞれ、ビードコア２が配置され、ビードコア２の周りに、タイヤ軸方向に延在するスチールコードをタイヤ周方向に配列してなるカーカスプライ３の少なくとも１層よりなるラジアルカーカスがそれぞれのビードコア２の周りに軸方向内側から外側に向けて巻き上げられている。

ここで、ビードコア２のタイヤ軸線方向最外側の点を最外点P1と呼び、ビードコアのタイヤ軸線方向最内側の点を最内点P2と呼び、最外点P1と最内点P2とを結んだ線分の中点をビードコア中心P0と定義する。

それらのビードコア２の周囲にはワイヤチェーファ４がそれぞれ設けられ、ワイヤチェーファ４は、少なくとも、ビードコア２の最外点P1に対応する位置からビードコア２のビードコア中心P0に対応するタイヤ軸方向位置までの範囲に配置されている。

このタイヤは、第1要件として、ビードコア２は、最外点P1と、最内点P2とを結んだ線分よりタイヤ半径方向内側部分は底辺１１とその両側の２辺１２、１３とで構成された多角形状の断面を有し、この底辺１１のビードシート面１５に対する傾斜角度は±2°の範囲内にあり、かつ、
第２要件として、前記ビードコア中心P0に対応するタイヤ軸線方向位置におけるビードコアよりタイヤ半径方向内側のゴム部分だけのリム装着前の総厚さx、すなわち、リム装着前コア下総厚さGaからカーカスコード直径d1とワイヤチェーファのスチールワイヤ径d2とを差し引いた値と、このゴム部分だけのリム装着前の総厚さとの差を圧縮代cと呼び、コンプレッションファクターFを、式（２）で表すように、圧縮代cをリム装着のの総厚さxで除した値と定義したとき、コンプレッションファクターFは、0.25〜0.55の範囲にあり、かつ、
第３要件として、ビードコア中心に対応するタイヤ軸線方向位置における前記カーカス部分の厚さ方向中心線の曲率半径Rと前記圧縮代ｃとの関数である前記式（１）によって定義されるWeをビードコア有効幅と呼び、前記最外点と前記最内点とのタイヤ軸線方向離隔距離をビードコア最大幅と呼ぶとき、ビードコア最大幅に対するビードコア有効幅の比が0.75以上であることを特徴としている。

本発明の特徴を構成する上記第１〜３の要件について、それぞれの作用を以下に説明する。第１要件については、ビードコアの中心より半径方向内側部分の形状を底辺１１とその両側の２辺１２、１３とよりなる多角形状としたので、丸形状のビードコアと対比して、ビードコア２とカーカスプライ３との滑りを抑えることができ、かつ、底辺１１のビードシート面１５に対する傾斜角度は±2°の範囲内としたことにより、リムベース２１でのリム接触圧のピークの発生を抑え、これにより圧力分布がブロードになることが期待できる。これにより、耐リム滑り性（すなわち、リム滑り抗力）を効率的に稼ぐことができるようになる。

底辺１１のビードシート面１５に対する傾斜角度はこれを0°とすると一層好ましく、このことによって、リム接触圧そのものを一層上昇させるとともに、リム接触圧の圧力分布の一層の広がりを得ることができる。

第２要件は、圧縮代cが大きくなるように設定することにより、（２）式で表されるコンプレッションファクターＦを大きくして、リムベース２１でのリム接触圧を高めてリム滑り抗力を増加しようとするものであり、具体的には、コンプレッションファクターＦの下限を0.25とするものである。しかしながら、コンプレッションファクターＦが大きくなりすぎると、リム組みのし易さを意味するリム組み性が悪くなるので、上限としてこの値を0.55以下に限定するのである。

また、第３要件は、ビードコア有効幅Weをできるだけビードコア最大幅Wmに近づけることであり、これによって、ビードコア最大幅Wmが一定であっても、リムにゴムを押し付ける際の有効幅が高くすることができる。具体的には、ビードコア最大幅Wmに対するビードコア有効幅Weの比を、本発明においては0.75以上する必要がある。ビードコア有効幅Weを高めるには、ビーdコア底辺幅の広い扁平な断面形状を有するビードコア用いるか、最大幅より下方部分が多角形のものを用いることが有効である。底辺幅が広いとコア下のプライ経路の曲率半径Rが大きくなってコア有効幅を広く取ることができるからである。

ビードコア有効幅Weを定義する式（１）についてその導出根拠を以下に示す。すなわち、図３に模式的に示したような、半径Rの円筒１８をゴム１９に押し付けて圧縮代cだけ押し込んだときの接触幅2aを考え、ピタゴラスの定理より導かれる式（３）に基づいて算出される接触幅2aを、図２に示したような弧面を有するワイヤチェーファ４の、ビードコア２の下のゴムに対する有効な接触幅（すなわち、ビードコア有効幅）Weに対応させた。この対応付けに際しては、式（３）の圧縮代cを、ビードコア中心P0に対応するタイヤ軸線方向位置におけるビードコア２よりタイヤ半径方向内側のゴム部分だけのリム装着前の総厚さxと、このゴム部分だけのリム装着前の総厚さとの差（すなわち式（１）の圧縮代ｃ）に対応させ、円筒の半径Rを、カーカスプライ２の、ビードコア中心P0に対応するタイヤ軸線方向位置での、カーカスプライ２の厚さ方向中心線の曲率半径Rを対応させた。

耐リム滑り性をさらに向上させるには、図４にビード部の断面図で示すように、ビードヒール９領域のリムフランジ２２に接触する部位に実質上タイヤの周方向に沿って延びる凸部５を設けるのがよく、これは、ビードコア２の半径方向内側のゴムの半径方向の圧縮によってビードヒール側に押し出されるゴムを、リムフランジ２２とビードヒール９上部分の接触反力により抑制してワイヤチェーファ４の界面の断面内剪断歪みを抑制するとともに、ゴムの押出が抑制されることにより接触反力を確保することができる。

また、図４に示すように、ビード部のリムと接触する部分にゴムチェーファ７を配設し、前記ラジアルカーカスを構成するカーカスプライ３とゴムチェーファ４との間に変形吸収ゴム層８を設け、変形吸収ゴム層８の硬度を、ゴムチェーファ７より高くするともに、変形吸収ゴム層８が直接カーカスプライ３に隣接する場合にはカーカスプライ３のコーティングゴム３ａより低くし、また、変形吸収ゴム層８がワイヤチェーファ４を介してカーカスプライ３に隣接する場合には、ワイヤチェーファ４のコーティングゴム４ａより低くし、ゴムチェーファ４とこれらのコーティングゴム３ａ、４ａの剛性段差を小さくし、コーティングゴム３ａ、４ａに発生する剪断歪みを抑え、コーティングゴム内のセパレーションの発生を防止することができる。

ビード断面形状において底辺の長さの異なる、すなわち、コア有効幅Weの異なる複数種類のタイヤを試作し、それらの耐リム滑り性を評価し、その結果を、従来例のタイヤを100とする指数で表し、結果を表１に示した。指数は、数値が大きい方が耐リム滑り性（滑り防止性）に優れている。これらの比較において、コンプレッションファクターＦは一定の値とした。

なお、耐リム滑り性の評価は、タイヤをリムに装着した状態におけるリムのビードシート面の複数箇所にシート状の圧力センサを挟み、それぞれの圧力センサで測定された接触圧を平均化し、従来例におけるこの平均値を100とする指数で表し、この指数を耐リム滑り性を代表する指標として用いた。数値が大きい方が、圧力が高く耐リム滑り性に優れる。

ここで、試作に用いたタイヤは以下の通りである。
タイヤサイズ：59/80R63
ビードコア形状：六角形

また、コンプレッションファクターＦだけが、実施例１と異なる複数種類のタイヤを試作し、同様にして耐リム滑り性およびリム組み性を評価した。用いたタイヤの仕様は上記の試作と同じである。結果を表２に示す。

ここで、耐リム滑り性は、これを接触圧の平均値とすることについては、前述の通りであるが、これを指数化するにあたっては、実施例１を100とした（数値が大きい方が耐リム滑り性に優れる）。また、リム組み性は、リムの接触圧の上昇に伴いリム組み性が悪化することから、前記耐リム滑り性（指数）の逆数をリム組み性を表すパラメータとして用い、これを、実施例１を100とする指数であらわした。数値が大きい方が、リム組み性に優れることを意味する。
耐リム滑り性（指数）およびリム組み性（指数）の両方が所定の範囲内にあることが重要であり、この試作においては、耐リム滑り性（指数）は、75以上を合格、リム組み性（指数）は、60以上を合格とした。

１ ビード部
２ ビードコア
３ カーカスプライ
３ａ カーカスプライのコーティングゴム
４ ワイヤチェーファ
４ａ ワイヤチェーファののコーティングゴム
５ 凸部
７ ゴムチェーファ
８ 変形吸収ゴム層
９ ビードヒール
１０ タイヤ
１１ 底辺
１２、１３ 底辺に隣接する両辺
１５ ビードシート面
１８ 円筒
１９ ゴム
２０ リム
２１ リムベース
２２ リムフランジ
P0 ビードコア中心
P1 ビードコアの最外点
P2 ビードコアの最内点

Claims (4)

1. 一対のビード部に埋設されたそれぞれのビードコアの周りに、スチールコードを多数、周方向に配列してなるカーカスプライの少なくとも１層よりなるラジアルカーカスをそれぞれのビードコアの周りに軸方向内側から外側に向けて巻き上げるとともに、ビードコアのタイヤ軸線方向最外側の点を最外点と呼び、ビードコアのタイヤ軸線方向最内側の点を最内点と呼び、前記最外点と前記最内点とを結んだ線分の中点をビードコア中心と定義したとき、それらのビードコアの周囲の、少なくとも、前記最外点に対応する位置からビードコア中心に対応するタイヤ軸方向位置までの範囲に配置されたそれぞれのワイヤチェーファを有する重荷重用ラジアルタイヤにおいて、
   タイヤ軸線を通る断面において、
   それらのビードコアの断面形状は、前記最外点と最内点とを結んだ線分よりタイヤ半径方向内側部分が、底辺とその両側の２辺とで構成された多角形状をなし、この底辺のビードシート面に対する傾斜角度は±2°の範囲内にあり、
   前記ビードコア中心に対応するタイヤ軸線方向位置におけるビードコアよりタイヤ半径方向内側のゴム部分だけのリム装着前の総厚さとリム装着後の総厚さとの差を圧縮代cと呼ぶとき、この圧縮代cをリム装着前の総厚さで除することによって定義されるコンプレッションファクターが0.25〜0.55であり、
   ビードコア中心に対応するタイヤ軸線方向位置における前記カーカス部分の厚さ方向中心線の曲率半径Rと前記圧縮代ｃとの関数である式（１）によって定義されるWeをビードコア有効幅と呼び、前記最外点と前記最内点とのタイヤ軸線方向離隔距離をビードコア最大幅と呼ぶとき、ビードコア最大幅に対するビードコア有効幅の比が0.75以上であることを特徴とする重荷重用ラジアルタイヤ。
   

   
2. ビードヒール領域のリムフランジに接触する部位に、実質上タイヤの周方向に沿って延びる凸部を有する請求項１に記載の重荷重用ラジアルタイヤ。
3. 前記ビードコア底辺のビードシート面に対する傾斜角度が0°である請求項１もしくは２に記載の重荷重用ラジアルタイヤ。
4. ビード部のリムと接触する部分にゴムチェーファを配設し、前記ラジアルカーカスとゴムチェーファとの間に変形吸収ゴム層を設け、変形吸収ゴム層の硬度を、ゴムチェーファより高く、ゴムチェーファが直接ラジアルカーカスに隣接する場合には、ラジアルカーカスのコーティングゴムよりも低く、ゴムチェーファがワイヤチェーファを介してラジアルカーカスに隣接する場合には、ワイヤチェーファのコーティングゴムよりも低くしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の重荷重用ラジアルタイヤ。

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